| 硕士学位论文 型面联接理论及其数控铣削仿真研究，共89页，26003字 摘 要 等距型面联接与平键、花键联接相比，具有许多优点（如：不存在尖角，提高了联接件的机械强度；对中性好；装配容易、拆卸方便等）和加工工艺、测量等方面的优越性,日益得到工程界的关注。 采用普通机床加工等距型面孔和轴的工装、加工工艺较复杂，成本也偏高。针对日益普及的数控机床和加工中心，本研究提出了数控铣削的加工方法，对提高加工精度、降低制造成本有着一定的实用价值和理论意义。 本论文在介绍国内外等距型面联接技术研究状况的基础上，以微分几何学为基础，推导出了等距型面曲线的数学方程，并分析了廓形曲线加工的运动合成原理；采用有限元分析方法研究了等距型面联接的主应力分布规律，并进行了基于弹性接触理论的等距型面接触应力的相关研究。研究结果表明，与同规格的花键联接相比，等距型面无键联接的机械强度提高7080%；同时研究了等距型面轴和孔的数控铣削理论，包括自适应步长算法、行距计算、残留高度误差的计算、铣刀中心坐标和半径的确定等；从工程实践出发研究了多面形廓形曲线，特别是对常用的实用三弧段等距型面廓形的构成和曲线方程进行了系统研究，在此基础上，利用Mastercam9.1软件，进行了等距型面轴、孔的数控铣削仿真研究，生成了NC数控加工程序，并进行了等距型面轴的数控铣削实验。加工实验和测量结果表明，采用数控铣削方法能够得到较高精度的等距型面廓形，工艺简单、成本较低、加工质量较好。 关键词：等距型面联接，数控加工，铣削，仿真 目 录 第1章 绪论 1 §1.1 型面联接技术发展状况 1 §1.1.1 国外型面联接技术研究与应用概况 1 §1.1.2 国内型面联接技术研究概况 3 §1.1.3 等距型面联接的应用场合分析 3 §1.2 论文研究背景 4 §1.2.1 研究的目的与意义 4 §1.2.2 论文课题来源 6 §1.3 论文主要研究内容、特色和创新之处 6 第2章 型面廓形的数学描述与成形原理 9 §2.1 基于微分几何的等距型面廓形的曲线方程 9 §2.1.1 等距型面廓形曲线的方程 9 §2.1.2 等距型面廓形边数范围的确定 11 §2.1.3 等距型面廓形的主要参数 12 §2.2 等距型面理论廓形的运动合成原理 13 §2.3 小结 15 第3章 型面联接中的强度与应力计算 16 §3.1 等距型面联接中应力和应变的有限元分析 16 §3.1.1 等距型面联接中初始接触点位置的确定 16 §3.1.2 基于有限元计算的等距型面的几何模型 21 §3.2 等距型面联接接触应力的计算 26 §3.2.1 弹性接触理论 26 §3.2.2 等距型面联接的接触应力计算与键联接对比 27 §3.3 等距型面联接轴的实用强度计算 29 §3.3.1 等距型面联接的工作原理分析 29 §3.3.2 纯扭矩作用下等距型面轴的剪应力计算 31 §3.3.3 纯弯矩作用下等距型面轴的正应力计算 32 §3.3.4 弯、扭矩组合载荷下的强度验算 33 §3.4 小结 34 第4章 等距型面联接件数控铣削的理论研究 35 §4.1 型面联接轴数控铣削的理论研究 35 §4.1.1 数控加工等距型面轴的切线法自适应步长算法 35 §4.1.2 等距型面轴加工的行距计算 36 §4.1.3 简化行距下残留高度相对误差值 37 §4.2 球头铣刀数控铣削型面孔的理论研究 38 §4.2.1 铣刀中心的理论坐标 38 §4.2.2 数控系统确定铣刀中心坐标的算法 38 §4.2.3 实际加工曲线与理论曲线间最大距离的确定 39 §4.2.4 铣刀半径的确定 40 §4.2.5 自适应步长确定 41 §4.2.6 行距计算 41 §4.3 小结 43 第5章 实用等距型面廓形曲线的构成及其方程 44 §5.1 实用多面轴廓形曲线的构成 44 §5.2 实用三弧段等距型面的构成 46 §5.2.1 大圆弧半径的确定 46 §5.2.2 曲线等距性的证明 47 §5.3 实用三弧段等距型面曲线的方程 48 §5.4 小结 50 第6章 基于Mastercam的数控铣削仿真与实验 51 §6.1 Mastercam9.1概述 51 §6.1.1 利用Mastercam 9.1系统进行数控编程的基本步骤 51 §6.1.2 等距型面廓形的数控加工过程与内容 53 §6.2 实用三段弧等距型面轴的数控铣削仿真 53 §6.2.1 绘制实用三弧段等距型面 53 §6.2.2 设置毛坯尺寸 55 §6.2.3 生成刀具轮廓加工路径 56 §6.2.4 实体切削仿真 58 §6.2.5 生成数控加工程序 59 §6.3 实用三段弧等距型面孔的数控铣削仿真 60 §6.3.1 生成刀具轮廓加工路径 61 §6.3.2 实体切削仿真 61 §6.3.3 生成数控加工程序 61 §6.4 等距型面轴的数控铣削实验 61 §6.4.1 实验条件 61 §6.4.2 数控铣削加工程序 63 §6.4.3 数据处理 65 §6.5 小结 67 第7章 结论 68 §7.1 结论 68 §7.2 展望 68 参考文献 70 附录A 缩略语词汇表 77 附录B 实用三弧段等距型面轴数控铣削程序（部分） 78 致 谢 82 攻读硕士学位期间的研究成果 83 |
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